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大题突破一　物质结构与性质综合题
1.（2024·北京房山区一模）氮元素能与金属或者非金属元素形成种类繁多、应用广泛的化合物。
（1）基态N原子的价层电子轨道表示式是　　　　　　　　　　　。
（2）与碳氢化合物类似，N、H两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。
①在最简单的氮烯分子中，N的杂化方式是　　　　。
②N2H4具有很强的还原性，是常用的火箭推进剂，它在常温常压下为无色液体。判断N2H4是否溶于水并说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）配合物[Cu（NH3）4]SO4可用作广谱杀菌剂，其中Cu属于　　　　区元素，该配合物中的配位原子是　　　　，配位数是　　　　。
（4）C3N4的某种晶体结构中，原子间均以单键结合，其硬度比金刚石大，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）N和Ga形成的化合物是一种重要的半导体材料。其某种晶胞形状为立方体，边长为a nm，结构如图所示。
①距离N最近的Ga有　　　　个。
②已知阿伏加德罗常数的值为NA，氮化镓（GaN）的摩尔质量为M g·mol－1，该晶体的密度表达式为　　　　g·cm－3（1 nm＝10－7cm）。
2.（2024·石嘴山平罗三模）铜及其化合物在生活、生产中用途广泛。以黄铜矿为原料冶炼铜涉及多个反应，其中一个反应为8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2。回答下列问题：
（1）基态铜原子的价层电子的轨道表示式（电子排布图）为　　　　　　　　　　，基态铜原子核外电子的空间运动状态（原子轨道）有　　　　种。
（2）高温下CuO能转化为Cu2O的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（从原子结构角度分析）。
（3）SO2、SO3、S、S四种含硫微粒中，中心原子为sp3杂化的是　　　　，属于极性分子的是　　　　。
（4）Fe2O3、FeO的熔点是下列两个数值中的一个：1 360 ℃、1 565 ℃。Fe2O3、FeO两种氧化物的晶体类型都是　　　　，1 360 ℃是　　　　的熔点。
（5）CuFeS2晶体的晶胞结构如图1所示。晶胞中Fe的投影位置如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标，例如图1中原子1（硫原子）的分数坐标为（ ，，），则原子2（铁原子）的分数坐标为　　　　　　。晶胞参数分别为a pm、a pm、2a pm，CuFeS2晶体的密度为　　　　　　g·cm－3（列出计算表达式，设阿伏加德罗常数的值为NA）。
3.（2024·厦门松柏中学段考）中国科学技术大学吴长征教授团队通过四烷基铵阳离子的插层及随后对合适氧化还原电位的选择，成功剥离制备出二维非范德华AgCrS2纳米片。
（1）47Ag与铜元素同族，其基态原子价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）N、O、S的第一电离能由小到大的顺序为　　　　　　　　　，Se的空间结构为　　　　　　，H2Te中碲的杂化轨道类型是　　　　。
（3）高氧化态Cr的过氧化物大多不稳定，容易分解，但Cr（O2）2[NH（C2H4NH2）2]却是稳定的。
这种配合物仍保持Cr的过氧化物的结构特点，具体如图所示，1 mol该配合物含有　　　　mol配位键；该结构中H—N—H键角　　　　H2NCH2CH2NH2中的H—N—H键角（填“大于”“小于”或“等于”）。
（4）ZnSe晶胞与ZnS晶胞相似（如图），ZnSe晶胞中部分原子的分数坐标为A点Se2－（0，0，0），从该晶胞中找出距离B点Se2－最远的Zn2＋的位置　　　　（用分数坐标表示），晶胞中距离最近的两个Se2－的距离为a nm，请计算ZnSe晶胞的密度为　　　　　 　g·cm－3。
4.（2024·潍坊一模）硼族元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
（1）基态Ga原子价层电子排布式为　　　　。
（2）常温下，F2与硼单质反应生成BF3，BF3为缺电子结构，通入水中产生三种酸，分别为HBF4、HF和　　　　（填化学式）。BF3和NF3BF3中F—B—F的键角大小顺序是　　　　，实验测得BF3中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）一定条件下，NH4F、NaF和Na[Al（OH）4]反应生成NH3、H2O和化合物X。X晶胞及晶胞中某一原子的俯视投影如图所示，晶胞参数为a pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。
上述反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
X晶体内含有的作用力有　　　　（填字母）。
a.配位键 b.离子键
c.氢键 d.金属键
（4）阿伏加德罗常数的值为NA。化合物X的密度为　　　 　　　g·cm－3（用含a、c的代数式表示）。
5.（2024·济南质检）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为[Ni（CN）x（NH3）y]·zC6H6的笼形包合物四方晶胞部分结构如图所示（H原子未画出）。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。
（1）基态Ni2＋的价层电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）晶体中有　　　　　种化学环境的镍离子；x∶y＝　　　　；当z＝0.5时，1 mol晶胞可以俘获　　　　mol苯分子。
（3）NH3、H2O、C6H6的键角由大到小的顺序为　　　　　　　（填化学式）；常温常压下BiH3为无色气体，其固体的晶体类型为　　　　；沸点NH3　　　　PH3（填“＞”“＜”或“＝”）；BiH3的沸点高于NH3，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）吡咯（）替代苯也可形成类似的笼形包合物。吡咯分子所有原子处于同一平面，则吡咯中N原子的价层孤电子对占据　　　　（填字母）。
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
吡咯与NH3相比，结合质子的能力较　　　　（填“强”或“弱”）。
6.（2024·安康联考）近年来，我国半导体材料市场发展迅速，其中以氮化镓、碳化硅、氧化锌、金刚石等为主的材料备受关注。回答下列问题：
（1）基态Ga原子的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　，基态N原子核外电子有　　　　种空间运动状态。Zn在元素周期表中位于　　　　区。
（2）C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　。N的空间结构为　　　　。
（3）SiC的立方晶胞结构如图1所示，已知1号C原子的坐标参数为（ ，，），晶胞参数为a pm。则晶胞中2号C原子的坐标参数为　　　　，C和Si原子的最短距离为　　　　pm。
（4）GaN是拥有稳定六边形晶体结构的宽禁带半导体材料，其晶胞结构如图2所示。已知：六棱柱底边边长为b pm，高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA。
①GaN晶体中N原子的杂化轨道类型为　　　　。
②GaN晶体的密度为　　　　　　　　g·cm－3（列出计算式，用含b、c、NA的代数式表示）。
3 / 3专题二　物质结构与性质
选择题突破二
1.分子（或离子）结构与性质
1.D　杂化轨道可用于形成σ键或容纳孤电子对，A错误；N2H4分子N原子全部形成单键，杂化方式为sp3，B错误；NH3中心原子的价层电子对数为3＋（5－3×1）＝4，其VSEPR模型为四面体形，C错误；HF分子间氢键可表示为F—H…F，D正确。
2.C　冰融化时发生物理变化，不破坏化学键，H2O分子中H—O不发生断裂，A错误；氢键影响物理性质，不影响氢化物稳定性，NH3比PH3稳定是因为N元素非金属性强于P元素，B错误；过氧化氢和水都是极性分子，过氧化氢易溶于水，难溶于四氯化碳可用相似相溶原理解释，C正确；由于大π键的存在，臭氧分子中氧原子周边的电子云密度不均衡，氧氧键是极性共价键，分子的正、负电中心不重合，是极性分子，D错误。
3.C　饱和一元醇在水中的溶解度一般随碳原子数的增加而减小，则辛醇不能与水以任意比互溶，A项错误；NF3中N有1个孤电子对，其空间结构为三角锥形，正、负电中心不重合，故NF3为极性分子，B项错误；N2H4中N为－2价，具有还原性，能还原氧化铜，C项正确；HClO4的酸性强于HBrO4是因为电负性：Cl＞Br，而原子半径：Br＞Cl，H—Br更易断裂，故HCl的酸性比HBr的酸性弱，D项错误。
4.A　BCl3空间结构为平面三角形，为非极性分子；NCl3分子空间结构为三角锥形，是极性分子，分子极性：BCl3＜NCl3，A正确；碳原子半径小于硅原子，则键长：C—C＜Si—Si，键能：C—C＞Si—Si，B错误；HF能形成分子间氢键，故沸点变高，沸点：HF＞HCl，C错误；CS2是非极性分子，CCl4是非极性分子，H2O是极性分子，根据相似相溶原理，在CS2中的溶解度：CCl4＞H2O，D错误。
5.B　CH3OH为四面体结构，但不是正四面体形，故为极性分子，A项正确；N2H4中N形成3个σ键，含1个孤电子对，价层电子对数＝3＋1＝4，采取sp3杂化，故N2H4的空间结构不可能为平面形，B项错误；甲醇的羟基O原子与另外的甲醇羟基H原子形成分子间氢键，N2H4、（CH3）2NNH2的N原子与另外分子中与N原子相连的H原子形成分子间氢键，C项正确；（CH3）2NNH2分子中的N—N为非极性键，C—H、C—N、N—H均为极性键，D项正确。
6.D　P4O10中含有P—O、PO，故既含σ键，也含π键，A正确；P4O10的空间结构对称，是非极性分子，B正确；PCl3的中心原子P的价层电子对数为3＋（5－3×1）＝4，含有一个孤电子对，其空间结构是三角锥形，C正确；PCl5分子中磷元素的化合价为＋5价，P核外有5个电子，所以5＋5＝10，P原子不满足8e－稳定结构，D错误。
7.B　NH3分子间存在氢键，PH3分子间不存在氢键，所以氨气易液化，A不符合题意；由于F的电负性大于Cl，则F3C—的极性大于Cl3C—的极性，F3C—的吸电子效应比Cl3C—的强，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，所以三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸，与分子间作用力无关，B符合题意；由于Al原子价层电子数多，半径小，金属键强于镁，导致Al的硬度大于Mg，C不符合题意；溴、碘和四氯化碳都是非极性分子，水是极性分子，根据“相似相溶”规律，Br2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，D不符合题意。
8.A　CO2分子中正、负电中心重合，是非极性分子，A正确；Cl与Cl中氯原子的价层电子对数分别为3＋（7＋1－3×2）＝4、2＋（7＋1－2×2）＝4，则杂化类型均为sp3，Cl中氯原子有1个孤电子对，Cl中氯原子有2个孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对之间的斥力，故键角：Cl＞Cl，B错误；该反应中，碳元素化合价由－2价变为＋4价，氯元素化合价由＋5价变为＋4价，所以NaClO3是氧化剂，甲醇是还原剂，C错误；ClO2中存在3原子5电子的大π键，Cl与2个O形成2个σ键，且有1个孤电子对，杂化类型为sp2，故ClO2分子空间结构为V形，D错误。
9.D　NCl3的中心原子N的价层电子对数为3＋（5－3×1）＝4，有1个孤电子对，故NCl3的空间结构为三角锥形，分子中正、负电中心不重合，为极性分子，SiCl4的中心原子Si的价层电子对数为4＋（4－4×1）＝4，无孤电子对，故SiCl4的空间结构为正四面体形，分子中正、负电中心重合，为非极性分子，A错误；NCl3和NH3的中心原子N的价层电子对数均为3＋（5－3×1）＝4，N均为sp3杂化，B错误；由NCl3的水解机理示意图可知，NCl3水解时H2O中的H与NCl3中N上的孤电子对结合，O与Cl结合，而SiCl4中Si无孤电子对，故SiCl4的水解反应机理与NCl3不相同，C错误；NHCl2和NH3分子中均存在N—H，均能与H2O形成氢键，D正确。
10.C　由图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，灰色的小球只形成1个共价键，黑色的大球形成了4个共价键，根据O、F、I的原子半径及其价电子数可以判断，白色的小球代表O原子，灰色的小球代表F原子，黑色的大球代表I原子，A不正确；每个I原子与3个O原子形成共价键，根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键，才能确定该化合物化学式为IO2F，因此，该化合物中不存在过氧键，B不正确；I原子的价电子数为7，该化合物中I元素的化合价为＋5价，据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键，I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目，因此I原子存在孤电子对，C正确；该化合物中既存在I—O，又存在IO，单键和双键的键长是不相等的，因此，该化合物中所有碘氧键键长不相等，D不正确。
11.B　CO2、CH2O和CCl4中碳原子上的孤电子对数均为0，故不能用孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力来解释三者键角依次减小，B符合题意。
12.A　CH4和H2O的中心原子的价层电子对数均为4，故CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体，A正确；S的中心原子S的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，故S的空间结构为三角锥形，B错误；CF4的结构与甲烷相似，分子中正、负电中心重合，为非极性分子，SF4中S的价层电子对数为4＋＝5，含有1个孤电子对，SF4的结构不对称，分子中正、负电中心不重合，为极性分子，C错误；XeF2、XeO2中Xe的孤电子对数不同，F、O的电负性不同，成键电子对间的排斥力不同，键角不相等，D错误。
13.A　从结构图可看出，该晶体中存在N—H…O氢键，A正确；N的价层电子排布式为2s22p3，2p能级处于半满稳定状态，其第一电离能大于O，B错误；根据B（1s22s22p1）、C（1s22s22p2）、O（1s22s22p4）、N（1s22s22p3）的电子排布式，可知其未成对电子数分别为1、2、2、3，C错误；该晶体中B、O原子轨道的杂化类型均为sp3，[C（NH2）3]＋为平面结构，则其中C、N的杂化类型为sp2，D错误。
14.C　OF2中氧原子价层电子对数＝2＋（6－2）＝4，有2个孤电子对，分子为V形，是由极性键构成的极性分子，A错误；Na2O2中中氧原子间为非极性键，CaH2中Ca2＋和H－之间是离子键，无共价键，B错误；[Cu（NH3）4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，形成配合物离子，C正确；H2O分子之间能形成氢键，但热稳定性与分子间氢键无关，D错误。
15.B　物质（a）中N原子全部形成单键，均采用sp3杂化，物质（b）中N原子采用sp2和sp3杂化，杂化方式不相同，A错误；分子笼（c）的N—H中的H、N能与水分子中的O、H原子形成氢键，B正确；S中S原子的价层电子对数为4＋（6＋2－4×2）＝4，故其空间结构为正四面体，SO3中S原子的价层电子对数为3＋（6－3×2）＝3，则其空间结构为平面三角形，C错误；分子笼（c）与S间的作用为离子键，而不是配位键，D错误。
2.元素位、构、性推断
1.A　短周期元素X、Y、Z原子序数依次增大，Z的一种超原子具有40个价电子，则Z的价电子数为＝3个，Z为Al元素，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个，Y为N元素，X元素基态原子有2个未成对电子，X为C元素。第一电离能，同周期从左到右呈增大趋势，同主族从上到下减小，故第一电离能：N＞Al，A错误；X即C，中心原子价层电子对数为3＋（4＋2－2×3）＝3，无孤电子对，为平面三角形，B正确；Y即N，中心原子价层电子对数为3＋（5＋1－2×3）＝3，杂化方式为sp2，C正确；X、Y、Z分别为C、N、Al，同一周期从左到右，电负性增强，同一主族从上到下减小，电负性大小顺序为N＞C＞Al，D正确。
2.B　X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子p能级上有一对成对电子，可以推测X为O元素；基态X、Z、W原子的未成对电子数之比为2∶3∶1，Z有3个未成对电子，且原子序数大于O，可以推测Z为P元素，W为Cl元素；X、Y、Z可形成离子化合物Y3（ZX4）2，则Y可形成＋2价阳离子，Y为Mg元素。电负性大小为O＞Cl＞P＞Mg，即X＞W＞Z＞Y，A错误；电子层数越多，离子半径越大；电子层数相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径大小为Mg2＋＜O2－＜Cl－＜P3－，即Y＜X＜W＜Z，B正确；O元素形成的O3为极性分子，C错误；在空气中点燃镁单质，Mg与O2、N2、CO2均反应，生成MgO、Mg3N2和C，D错误。
3.C　基态Y原子的价层电子排布式为nsnnpn，即2s22p2，所以Y是C元素，元素周期表中Z与Y、M相邻，Z的第一电离能大于Y的，则Z是N元素，基态M原子与基态Y原子的未成对电子数相同，则M为O元素，X为原子半径最小的元素，则X是H元素；E的合金是目前用量最大的金属材料，则E是Fe元素。电负性：N＞H＞Fe，A错误；非金属性：C＜N＜O，B错误；氨气形成分子间氢键的数目比H2O形成分子间氢键的数目少，甲烷不形成氢键，沸点：H2O＞NH3＞CH4，C正确；高温下铁与水蒸气反应得到四氧化三铁，D错误。
4.C　根据基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等，可以推测X为O元素或Mg元素；由荧光粉的结构可知，X主要形成的是酸根阴离子，因此X为O元素；基态O原子中未成对电子数为2，又因基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3，因此Y的未成对电子数为1，X、Y、Z、W的原子序数依次增大，故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素；因W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合，故Y为F元素或Cl元素；Z原子的未成对电子数为3，又因其原子序数大于Y，故Y应为F元素、Z应为P元素；从荧光粉的结构可以看出该物质中W为＋2价，故其为Ca元素。同一周期从左到右元素的电负性依次增大，同一主族从上到下元素的电负性依次减小，则电负性：Ca＜P＜O＜F，A错误；同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同一主族元素从上到下原子半径依次增大，则原子半径：F＜O＜P＜Ca，B错误；F2与水反应生成HF气体和O2，Ca与水反应生成氢氧化钙和氢气，C正确；H3PO4不是强酸，D错误。
5.C　W的2p轨道半充满，所以W的核外电子排布式为1s22s22p3，W为N；Y是电负性最大的元素，Y为F；X在W和Y之间，X为O；Z是短周期元素且Z的逐级电离能（kJ·mol－1）依次为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995，Z的常见化合价为＋2价，所以Z为Mg；M元素原子最外层电子只有一种自旋取向，M的最外层只有1个电子，其次外层内所有轨道的电子均成对，M为Cu。由分析知，W为N，X为O，Y为F，Z为Mg，第一电离能：F＞N＞O＞Mg，A错误；Y的简单氢化物是HF，其水溶液氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，不能盛放在玻璃瓶里，B错误；M是铜，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，占据15个原子轨道，有15种空间运动状态的电子，C正确；工业上常用电解熔融氯化镁的方式制备单质镁，D错误。
6.A　W、X、Y、Z为同一短周期的元素，且原子序数依次增加。其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，则Z为F元素；X的最简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物可以反应生成一种常见的盐，则X的氢化物显碱性，其为N元素，从而得出Y为O元素，W的核外电子数为5，其为B元素。故W、X、Y、Z分别为B、N、O、F。WZ3、XZ3分别为BF3、NF3，B原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，则B原子的最外层无孤电子对，BF3为非极性分子，NF3分子中，N原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，N原子的最外层还有1个孤电子对，则NF3为极性分子，A正确；X、Y、Z分别为N、O、F，非金属性：N＜O＜F，但N的2p轨道半充满，第一电离能反常，则第一电离能：O＜N＜F，B不正确；Y、Z分别为O、F，非金属性：O＜F，则电负性：O＜F，C不正确；X、Y、Z分别为N、O、F，N2、O2、F2分别形成三键、双键和单键，氮氮三键的键能最大，则键能：N2＞O2＞F2，D不正确。
7.D　X原子半径最小，为H，短周期中M的电负性最小，则M为Na，Z原子的s能级与p能级的电子数相等，且原子序数小于M，则Z为O，Z与Y、Q相邻，Y为N，Q为S。A项，H2O中含有氢键，则其沸点高于H2S，正确；B项，Na与O形成Na2O、Na2O2，O与S同族，化学性质相似，正确；C项，O的电负性大于S，则Na2O中离子键成分的百分数大于Na2S，正确；D项，N中N为sp2杂化，孤电子对数为0，N为平面三角形，S中S为sp3杂化，孤电子对数为1，S为三角锥形，错误。
8.D　X、Y、Z、M、R、Q为六种短周期元素，由原子半径和最外层电子数之间的关系图可知，X、R、Q最外层只有1个电子，为第ⅠA族元素，Y最外层有4个电子，位于第ⅣA族，Z原子最外层有5个电子，位于第ⅤA族，M最外层有6个电子，位于第ⅥA族，R原子半径最大，为Na，X原子半径最小，为H，Q原子半径小于R大于X，所以Q为Li，Y是C、Z是N、M为O。M为O，O不存在最高正化合价，A错误；单质锂与CO2的反应为4Li＋CO22Li2O＋C，是置换反应，B错误；Y、M形成的化合物CO2不是大气污染物，C错误；X、Z、M可形成NH4NO3，NH4NO3是一种含共价键、配位键的离子化合物，D正确。
9.C　基态W原子核外有7个原子轨道存在电子，Z的原子半径在短周期主族元素中最大，再结合这些元素在周期表中的位置及题干可知：X、Y、Z、W分别为N、O、Na、Al。氮的第一电离能比氧大，A项错误；非金属性越强，气态氢化物越稳定，故氨气的稳定性比水弱，B项错误；Y为氧，水分子、双氧水分子等都是极性分子，C项正确；过氧化钠、叠氮化钠中均含有共价键，D项错误。
10.C　由“短周期元素Q、W、X、Y、Z的原子半径依次增大”，再结合题给化合物的结构图中Q、Y形成一个键，W、Z形成两个键，X形成四个键，且“Y、Z同周期，W、Z同主族”，则可推出Q、W、X、Y、Z分别为H（F）、O、C、Cl、S。同一周期，从左到右元素电负性递增，同一主族，自上而下元素电负性递减，故电负性：H＜S＜Cl，S＜Cl＜F，A项错误；该化合物中S形成两个键，满足8电子稳定结构，B项错误；同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，故第一电离能：O＞C，O＞S，C项正确；C、Cl、S的最高价氧化物的水化物分别为H2CO3、HClO4、H2SO4，其中H2CO3为弱酸，D项错误。
11.A　W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Z元素基态原子L层电子数是电子层数的3倍，则Z的原子结构示意图为，Z为O元素，根据这四种元素组成的化合物的结构可以看出：W能形成1个共价键，说明W为第ⅠA族元素或第ⅦA族元素，则W为H，X能形成4个共价键，说明X为第ⅣA族元素，则X为C，Y能形成3个共价键，说明Y为第ⅤA族元素，则Y为N。CO2属于分子晶体，A错误；H可以与O形成H2O、H2O2，C可以与O形成CO、CO2，N可以与O形成NO、N2O、NO2等多种化合物，B正确；元素的非金属性越强，其电负性越强，故电负性：O＞N＞C＞H，C正确；超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，具有自组装和分子识别的特性，D正确。
12.B　基态X原子的价层电子排布式为nsnnpn，即2s22p2，X为C元素，W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，结合含铜催化剂阴离子的结构知，W为H，Y为N，Z为F。该阴离子为[Cu（CF3）3（CH2CN）]－，其中铜元素的化合价为＋3价，A项正确；H和N构成的化合物NH4H为离子化合物，B项错误；同周期从左到右主族元素的电负性逐渐增大，元素的非金属性越强、电负性越大，则电负性：Z＞Y＞X＞W，C项正确；C、N、F均位于元素周期表的p区，D项正确。
13.D　X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的五种短周期元素，由结构可知，化合物中X、Y、Z、W、R形成共价键的数目分别为1、4、3、2、1，W和R组成的一种化合物具有强氧化性，可用于自来水消毒，则X为H元素、Y为C元素、Z为N元素、W为O元素、R为Cl元素。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则氧原子、氮原子、碳原子的原子半径依次增大，A错误；水分子能形成分子间氢键，氯化氢不能形成分子间氢键，水的沸点高于氯化氢，B错误；臭氧分子呈V形、结构不对称，属于极性分子，C错误；N2H4的结构式为，含有极性键和非极性键，D正确。
14.C　依据已知条件及结构示意图可推知，X为C，Y为O，Z为F，W为P。WZ3为PF3，P的价层电子对数为3＋（5－3×1）＝4，则P的杂化方式为sp3，A错误；Z为F，F没有正价，B错误；X为C，Y为O，可形成CO和CO2，W为P，Y为O，可形成P2O5和P2O3，C正确；X为C，Y为O，Z为F，同周期从左往右，元素第一电离能呈增大趋势，即第一电离能：F＞O＞C，D错误。
15.D　W、M、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，W为周期表中非金属性最强的元素，W是F，Z的最高正价与最低负价的代数和为2，Z是P，由结构可知，M＋是正一价离子，M是Na。工业上常采用电解熔融的NaF制备F2单质，A错误；常温下，Na在空气中易被氧化生成Na2O，B错误；Z的最高价氧化物对应的水化物是磷酸，磷酸是中强酸，C错误；P的简单离子和氯离子的电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，D正确。
3.晶胞结构的分析应用
1.D　C（金刚石）属于共价晶体，A正确；Na晶胞中钠位于顶角和体心，则Na晶胞中有2个钠原子，B正确；CCl4中心原子价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化，C（金刚石）中的C的杂化方式为sp3杂化，两者杂化方式相同，C正确；NaCl晶体中每个Cl－周围有6个Na＋，D错误。
2.A　α-AgI和γ-AgI均为化合物，不属于同素异形体，A错误；根据晶胞中I－的位置可知，γ-AgI晶胞属于面心立方晶胞，B正确；γ-AgI晶胞中I－位于顶角和面心位置，所含I－个数为8×＋6×＝4，α-AgI晶胞中I－位于顶角和体心，所含I－个数为8×＋1＝2，个数比为2∶1，C正确；通过X射线衍射实验可测定晶体结构有关信息，从而鉴别两种晶胞，D正确。
3.C　Co为27号元素，Co原子的价层电子排布式为3d74s2，A错误；晶胞（a）中共有8×＋6×＝4个Co原子，B错误；晶胞（b）所含的N为1个，Cu为8×＝1，Co为6×＝3，化学式为Co3CuN，C正确；晶胞（a）中离N原子最近且等距的Co原子数目为6，D错误。
4.A　由题意可知，无机固体电解质低温相为有序结构，由晶胞结构可知，晶胞中位于体内的An＋的个数为4、Bm＋的个数为2，位于顶角、面上、棱上和体心的X－的个数为8×＋10×＋4×＋1＝8，则晶胞的化学式为A2BX4，由化合价代数和为0可得：2n＋m＝4，经讨论可得：m＝2、n＝1，A错误；氯化钠晶胞中氯离子的堆积方式为立方最密堆积，由晶胞结构可知，高温相为立方晶系，晶胞中X－的堆积方式也为立方最密堆积，所以高温相中X－的堆积方式与氯化钠中氯离子的堆积方式相同，B正确；由晶胞结构可知，低温相晶胞中A＋与4个X－的距离最近，则A＋的配位数为4，C正确；与低温相相比可知，高温相晶胞中A＋发生迁移使空位数目增多，为阳离子的流动提供了运动通道，所以高温相的良好导电性与其结构中存在大量的空位有关，D正确。
5.B　MgO晶体和CsCl晶体都属于离子晶体，不含有MgO分子、CsCl分子，A不正确；BeO晶体中，每个Be2＋位于小立方体的体心，在小立方体的顶角上有4个O2－，则每个Be2＋周围与其最近且等距的O2－有4个，B正确；金刚石晶体中，碳原子之间的最短距离为体对角线长度的，即为a pm，C不正确；MgO晶体与BeO晶体都为离子晶体，但Mg2＋半径比Be2＋大，则离子键强度MgO比BeO小，MgO晶体熔点比BeO晶体的低，D不正确。
6.B　对于M来说，Na位于晶胞的顶角与体心，有2个，每个面上有2个Cl，则共有2×6×＝6个，故M为NaCl3，对于N来说，Na位于竖直棱的棱心以及体内，共有4×＋2＝3个，再加上上下面心的2×＝1，Na共有4个，Cl位于竖直棱上，共有8×＝2个，N为Na2Cl，对于P来说，Na位于竖直棱的棱心及体内，共有4×＋2＝3个，Cl全部位于顶角，共有8×＝1个，故P为Na3Cl，A正确；由A项分析可知，M中含Cl原子6个，N中含Cl原子2个，P中含Cl原子1个，故三者个数比为6∶2∶1，B错误；晶体M中与Na原子距离最近且等距的Cl原子位于6个面心，且每个面心都有2个，所以有12个，C正确；由2号原子坐标为，得1号原子坐标为，D正确。
7.C　晶胞中白球个数为8×＋6×＝4，黑球个数为8，两者比为4∶8＝1∶2，该图为Na2O的晶胞结构图，黑球代表Na＋，白球代表O2－，A错误；根据A项分析，黑球代表Na＋，白球代表O2－，一个钠离子周围距离最近的氧离子有4个，该晶体中Na＋的配位数为4，B错误；1号原子的分数坐标为（0，0，0），3号原子在坐标轴正方向空间内，且到x轴、y轴、z轴的距离分别为、、，即3号原子的坐标为（ ，，），C正确；面对角线的两个O2－距离最短，为 nm，D错误。
8.D　电负性：Fe＜O，A正确；结合B正方体单元的图可知，Fe3＋周围等距最近的O2－有6个，B正确；由A正方体单元的图可知，体心处的Fe2＋位于O2－形成的正四面体空隙中，C正确；M点Fe2＋坐标为（0，0，0），A、B单元的边长为1，Q在A3的体对角线的处，因此Q点O2－的分数坐标应该为（ ，，），D错误。
9.C　图甲中，Ti原子在面心，以最上面的面心的Ti原子观察，到下方四个侧面面心的Ti原子距离都相等且距离最近，上方四个侧面面心也有4个Ti原子距离都相等且距离最近，故Ti原子距离最近且等距的Ti原子共8个，A正确；图乙中，Au原子形成体心立方堆积，晶胞每个面分成4个小正方形，每个小正方形中有一个四面体空隙，根据晶胞图，Ti原子位于Au原子构成的四面体空隙中，B正确；图乙中，若M的坐标为（ m，，1），则N的坐标为（ 1，1－m，），C错误；图乙中，由均摊法，Au原子个数为8×＋1＝2，Ti原子个数为12×＝6，晶胞边长为d pm，根据晶体密度的计算公式ρ＝＝＝ g·cm－3，D正确。
10.C　结合投影图可知，晶体结构中实线部分为1个晶胞，Mg个数为4×＋4×＝1，A错误；Mg个数为4×＋4×＝1，有2个B位于晶胞体内，化学式为MgB2，B错误；晶胞沿c轴的投影图中硼原子位于正三角形的中心，B原子间的最近距离应为a pm，C正确；已知晶胞参数分别为a pm、a pm、c pm，晶胞体积为a2c×10－30 cm3，化学式为MgB2，晶胞质量为 g，晶体的密度为ρ＝＝ g·cm－3，D错误。
11.B　Mg2Fe晶胞中，Fe原子周围距离最近且相等的Mg原子有8个，故Fe的配位数为8，A项错误；Fe原子形成的八面体空隙的中心在晶胞的棱心和体心，每个晶胞中含有4个Fe原子和8个Mg原子，氢气储满后所含H2分子数为12×＋1＝4，此时晶体的化学式为Mg2FeH2，即x＝1，若氢气未储满，则0＜x＜1，因此储氢时0＜x≤1，B项正确；H2储满后，H2和H2的最短距离即体心到棱心的距离为a pm，C项错误；每个晶胞中含4个Mg2Fe（H2）x，因此，Mg2Fe（H2）x单位体积中含氢的质量的计算公式为 g·cm－3，D项错误。
非选择题突破一
大题突破一　物质结构与性质综合题
1.（1）
（2）①sp2　②能溶于水，因为N2H4与H2O分子间形成氢键（或N2H4是极性分子，根据相似相溶原理推测N2H4易溶于水）
（3）ds　N　4
（4）原子半径：C＞N，键长：C—N＜C—C，键能：C—N＞C—C，所以硬度C3N4更大
（5）①4　②
解析：（1）N原子的价层电子排布式是2s22p3，价层电子轨道表示式为。（2）氮原子能形成三个价键，最简单的氮烯即含一个氮氮双键，另一个价键与氢原子结合，则其分子式：N2H2，N为sp2杂化；N2H4分子中含有N—H，和水分子间存在分子间氢键，因此易溶于水；或N2H4是极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理推测N2H4易溶于水。（3）Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB族，属于ds区；[Cu（NH3）4]SO4的内界离子是[Cu（NH3）4]2＋，其中心Cu2＋结合的配体是NH3，配位原子为N；Cu2＋的配位数是4。（4）C3N4是由C与N通过共价键结合的共价晶体。原子半径：C＞N，键长：C—N＜C—C，键能：C—N＞C—C，所以硬度C3N4更大。（5）①GaN晶体中1个N原子和周围四个Ga原子形成极性共价键，1个Ga原子和周围四个N原子形成极性共价键，则N原子周围等距且最近的Ga原子有4个；②由题干晶胞示意图可知1个晶胞中N数目为8×＋6×＝4，Ga原子数目为4，化学式为GaN，则晶胞密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
2.（1）　15
（2）Cu2＋的价层电子排布式为3d9，较不稳定，Cu＋的价层电子排布式为全充满的3d10，比较稳定，故高温下CuO能转化为Cu2O
（3）S与S　SO2
（4）离子晶体　FeO
（5）（ ，1，）　 g·cm－3
解析：（1）①铜原子的价层电子排布式为3d104s1，价层电子的轨道表示式（电子排布图）为；②铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则基态铜原子核外电子的空间运动状态（原子轨道）有15种。（2）Cu2＋的价层电子排布式为3d9，较不稳定，Cu＋的价层电子排布式为全充满的3d10，比较稳定，故高温下CuO能转化为Cu2O。（3）SO2有2个σ键，孤电子对数为1，sp2杂化，SO3有3个σ键，孤电子对数为0，sp2杂化，S有3个σ键，孤电子对数为1，sp3杂化，S有4个σ键，孤电子对数为0，sp3杂化，中心原子为sp3杂化的是S与S；属于极性分子的是SO2。（4）两种物质的熔点都比较高，因此两种氧化物的晶体类型都是离子晶体；由于氧化铁中的铁带三个单位正电荷，而氧化亚铁中的铁带两个单位正电荷，因此氧化铁中离子键强于氧化亚铁中的离子键，因此氧化亚铁的熔点较低；则1 360 ℃是FeO的熔点。（5）根据图1与图2可知，原子2（铁原子）的分数坐标为（ ，1，）；根据晶胞结构图得Fe的数目为8×＋4×＋1＝4个，Cu的数目为6×＋4×＝4个，S的数目为8个，则1个晶胞质量为×184 g，晶胞的体积为2a3×10－30 cm3，该晶体的密度为 g·cm－3。
3.（1）
（2）S＜O＜N　三角锥形　sp3
（3）7　大于
（4）（ ，，）　
解析：（1）银元素的原子序数为47，位于元素周期表第五周期第ⅠB族，基态原子价层电子排布式为4d105s1，轨道表示式为。（2）N、O元素属于同一周期，基态N原子2p轨道容纳3个电子，处于半充满状态，比较稳定，N元素的第一电离能大于O元素的第一电离能，O、S属于同一主族，S元素的第一电离能小于O元素的第一电离能，所以第一电离能由小到大的顺序是S＜O＜N；Se中心原子价层电子对数为3＋（6＋2－3×2）＝4，含有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，H2Te中碲的价层电子对数为2＋（6－1×2）＝4，杂化轨道类型是sp3。（3）由配合物仍保持铬的过氧化物的结构特点，铬与氧、氮均形成了配位键，由结构简式可知，1 mol该配合物含有7 mol配位键；H2NCH2CH2NH2分子中氮原子具有孤电子对，配合物中氮原子与铬原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对，所以配合物中H—N—H键角大于H2NCH2CH2NH2分子。（4）由顶角A硒离子的分数坐标为（0，0，0）可知，晶胞的边长为1，与顶角B硒离子距离最远的锌离子是距离A点距离最近的锌离子，该离子位于体对角线的处，在x、y、z轴上的位移均为，则离子的分数坐标为（ ，，）；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的硒离子的个数为8×＋6×＝4，位于体内的锌离子的个数为4，晶胞中距离最近的两个硒离子的距离为面对角线的，由两个硒离子的最近距离为a nm可知，晶胞的边长为a nm，设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞的质量公式可得：＝（a×10－7）3d，解得d＝。
4.（1）4s24p1
（2）H3BO3　BF3＞NF3BF3　中心硼原子为sp2杂化，B有一条未杂化的p轨道，此p轨道与三个F原子的p轨道重叠，生成大π键（），从而使B—F键长远比B和F的半径之和小
（3）4NH4F＋2NaF＋Na[Al（OH）4]Na3AlF6＋4NH3↑＋4H2O　ab
（4）
解析：（1）Ga为31号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则基态Ga原子价层电子排布式为4s24p1。（2）BF3为缺电子化合物，通入水中发生水解反应，生成HF、H3BO3，HF可能与BF3作用生成HBF4，则产生的三种酸分别为HBF4、HF和H3BO3。在NF3BF3中，N原子与B原子形成配位键，受成键电子对的影响，F—B—F键角减小，则BF3和NF3BF3相比较，F—B—F的键角大小顺序是BF3＞NF3BF3，实验测得BF3中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，则表明B、F原子的电子云重叠程度大，形成了新的化学键即大π键（）。（3）一定条件下，NH4F、NaF和Na[Al（OH）4]反应生成NH3、H2O和化合物X。则X中含有Na、F、Al三种元素，从构成的正八面体可能看出，此离子应为[AlF6]3－，从X晶胞及晶胞中某一原子的俯视投影图可以看出，表示Na＋，在晶胞中含有Na＋的数目为4×＋6×＋2＝6，而含[AlF6]3－的数目为8×＋1＝2，由此得出X的化学式为Na3AlF6，所以上述反应的化学方程式为4NH4F＋2NaF＋Na[Al（OH）4]Na3AlF6＋4NH3↑＋4H2O，X晶体内，Na＋与[AlF6]3－间形成离子键，[AlF6]3－内Al3＋与F－之间形成配位键，则含有的作用力有ab。（4）阿伏加德罗常数的值为NA。化合物X的密度为＝ g·cm－3。
5.（1）3d8　（2）2　2∶1　4　（3）C6H6＞NH3＞H2O　分子晶体　＞　BiH3的相对分子质量大，使范德华力对沸点的影响超过NH3分子间氢键　（4）B　弱
解析：（1）基态Ni原子的价层电子排布式为3d84s2，则基态Ni2＋的价层电子排布式为3d8。（2）图示结构中8个顶角处为镍离子，部分Ni2＋连接NH3，部分未连NH3，共有2种化学环境的Ni2＋。CN－位于棱上，个数为8×＝2，NH3位于棱上，个数为4×＝1，故x∶y＝2∶1。图示结构为晶胞的，该结构中含有1个Ni2＋，则1 mol晶胞含有8 mol Ni2＋，结合晶体化学式及z＝0.5知，1 mol晶胞可以俘获4 mol苯分子。（3）NH3、H2O中N、O均为sp3杂化，N有1个孤电子对，O有2个孤电子对，根据孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对与成键电子对的斥力，知H2O中键角＜NH3中键角＜109°28'，而C6H6中C为sp2杂化，无孤电子对，键角为120°，故键角由大到小的顺序为C6H6＞NH3＞H2O。常温常压下BiH3为无色气体，说明晶体内作用力比较微弱，则其固体的晶体类型为分子晶体。NH3分子间存在氢键，而PH3分子间为范德华力，故沸点：NH3＞PH3。BiH3的相对分子质量大，分子间为范德华力，其沸点高于NH3，说明范德华力对沸点的影响超过了NH3分子间氢键对沸点的影响。（4）吡咯分子所有原子处于同一平面，则吡咯分子中存在大π键，N原子为sp2杂化，故吡咯中N原子的价层孤电子对占据未参与杂化的2p轨道。吡咯中孤电子对参与形成大π键，不容易给出孤电子对，因此结合质子的能力较NH3弱。
6.（1）　5　ds
（2）N＞O＞C　V形
（3）（ ，，）　a
（4）①sp3　②
解析：（1）Ga是31号元素，价层电子排布式为4s24p1，价层电子轨道表示式为，N是7号元素，其核外电子排布式：1s22s22p3，占有5个轨道，故基态N原子核外电子有5种空间运动状态，Zn位于元素周期表第四周期第ⅡB族，位于ds区。（2）同一周期从左向右元素的第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族、第ⅤA族反常，故C、N、O第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，N中中心原子N的价层电子对数为2＋（5＋1－2×2）＝3，含1个孤电子对，其空间结构为V形。（3）由题干SiC的立方晶胞结构图1可知，根据1号C原子的坐标参数为（ ，，），则晶胞中2号C原子的坐标参数为（ ，，），C和Si原子的最短距离为体对角线的，晶胞参数为a pm，C和Si原子的最短距离为a pm。（4）①由题干晶胞结构可知，晶胞中每个N原子与周围的4个Ga原子形成4个单键，N原子的杂化轨道类型为sp3；②由GaN的六边形结构图知，晶胞中N原子数为1＋4×＋4×＝2，Ga原子数为1＋2×＋2×＝2，晶胞的质量m＝ g，晶胞体积V＝sin 60°×（b×10－10）2c×10－10 cm3＝（b×10－10）2c×10－10 cm3，晶体密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
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